微纳卫星遥感相机光学系统紧凑化设计与杂散光分析
发布时间：2021-10-31 11:43
随着航空航天技术的广泛应用和微纳卫星技术的飞速发展,世界各国对高分辨率地表图像数据的需求大幅提升。高性能微纳卫星由于其较高的使用效率和性价比,应用价值日趋凸现,特别是光学遥感领域,发展适用于微纳卫星的高性能紧凑型光学载荷正成为世界各种竞相发展和激烈竞争的焦点。本文探索与研究光学遥感相机的紧凑化设计以适应微纳卫星紧张的星上空间。本文主要包含以下几个方面:1)介绍了国内外高性能微纳卫星的发展,阐述了微纳卫星遥感相机的工作模式及其原理并计算得到光学系统相关指标,确定了光学系统的基本形式。2)针对同轴折反射式光学系统的紧凑化问题,在光学系统中采用负光焦度的校正镜组,并引入曼金镜使得光学系统实现紧凑化。分析总结了曼金镜的初级像差理论。曼金镜的引入使得光学系统筒长进一步缩短,符合了光学系统紧凑化设计理念。3)针对同轴三反射式光学系统的紧凑化问题。首次将折轴三反射式的折轴镜与次镜共体、主镜与三镜一体化,提出了其光学系统初始结构计算方法,给出了优化设计、公差分析结果及相关实验结果。本设计开辟了光学系统的轻量化、简捷化的新思路。4)对紧凑化设计的同轴三反射式光学系统做杂散光分析。对光学系统建立杂散光分析...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
Rapid-Eye卫星相机
微纳卫星遥感相机光学系统紧凑化设计与杂散光分析4户提高了有效的全球快速观测服务。图1.2Flock卫星相机Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美国SkyboxImaging公司提出小卫星、大数据的概念，将24颗小卫星组成商业遥感卫星星座[11,12]。Skysat-1卫星轨道运行高度为600km，整星体积为600mm×600mm×950mm，采用550万像素的面阵CMOS图像传感器，光谱范围为450nm到900nm，成像时可选择凝视视频成像与推帧（pushframe）模式。推帧模式下，探测器所覆盖的地面区域被多次曝光成像后直接将数据传输到地面，通过地面进行图像处理从而将技术的复杂性从航天器推向了地面，降低卫星运行成本。光学成像系统采用如图1.3所示的同轴两反RC（Ritchey-Chrétien）式结构，主、次反射镜均采用碳化硅制成，成像光束经由主、次镜汇聚于由3块CMOS探测器拼接成的焦面上。光学系统焦距3600mm，F数10.4，全视场角为0.2°×0.1°，地面幅宽为2km×1.1km。图1.3Skysat卫星RC系统Figure1.3SkysatSatelliteRCSystem
微纳卫星遥感相机光学系统紧凑化设计与杂散光分析4户提高了有效的全球快速观测服务。图1.2Flock卫星相机Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美国SkyboxImaging公司提出小卫星、大数据的概念，将24颗小卫星组成商业遥感卫星星座[11,12]。Skysat-1卫星轨道运行高度为600km，整星体积为600mm×600mm×950mm，采用550万像素的面阵CMOS图像传感器，光谱范围为450nm到900nm，成像时可选择凝视视频成像与推帧（pushframe）模式。推帧模式下，探测器所覆盖的地面区域被多次曝光成像后直接将数据传输到地面，通过地面进行图像处理从而将技术的复杂性从航天器推向了地面，降低卫星运行成本。光学成像系统采用如图1.3所示的同轴两反RC（Ritchey-Chrétien）式结构，主、次反射镜均采用碳化硅制成，成像光束经由主、次镜汇聚于由3块CMOS探测器拼接成的焦面上。光学系统焦距3600mm，F数10.4，全视场角为0.2°×0.1°，地面幅宽为2km×1.1km。图1.3Skysat卫星RC系统Figure1.3SkysatSatelliteRCSystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]大视场三线阵航空测绘相机光学系统设计[J]. 姚园,许永森,丁亚林,远国勤. 光学精密工程. 2018(09)
[2]大口径超长焦距紧凑型光学系统设计[J]. 徐萌萌,薛栋林,曾雪锋. 应用光学. 2018(05)
[3]微纳卫星光学有效载荷的发展机遇与挑战[J]. 傅丹膺,满益云,李瀛搏,孙燕萍,周宇,施思寒,刘佳. 航天返回与遥感. 2018(04)
[4]空间光学技术发展与展望[J]. 王小勇. 航天返回与遥感. 2018(04)
[5]小卫星和微纳卫星应用现状与挑战[J]. 陆震. 兵器装备工程学报. 2018(06)
[6]面向遥感应用和空间环境探测的微纳卫星发展思考[J]. 傅丹膺,周宇,邹斌,王平,黄长宁,杨生胜,易忠,田川. 卫星应用. 2018(05)
[7]空间武器的发展态势[J]. 陆震,冯向京. 兵器装备工程学报. 2017(09)
[8]太空探索正在进入航天器集群时代[J]. 闻新. 人民论坛·学术前沿. 2017(05)
[9]微纳卫星光学载荷技术发展综述[J]. 叶钊,李熹微,王超,董小静,尹欢,曹启鹏. 航天器工程. 2016(06)
[10]现代小卫星发展的五次浪潮[J]. 张晓敏,杨志,刘钢,周宇,王晓宇. 国际太空. 2016(10)
博士论文
[1]反射式日冕仪的设计与杂散光分析[D]. 李达.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]成像光学系统杂散光系数分析与计算[D]. 孙林.长春理工大学 2019
[2]具有自由曲面的离轴三反光学系统设计[D]. 徐义航.哈尔滨工程大学 2017
[3]基于星间激光通信终端的光学天线设计与杂散光研究[D]. 杨成龙.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[4]小型高分辨率视频遥感相机光学系统设计[D]. 韩琳.苏州大学 2016
[5]微小视频卫星光学系统设计与杂散光分析[D]. 韩培仙.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[6]空间遥感相机共轴三反光学系统装调技术研究[D]. 韩娟.西安电子科技大学 2015
[7]微小卫星低成本高分辨率遥感相机的设计和研制[D]. 孙雯.苏州大学 2015
[8]基于BRDF的光机系统杂散辐射研究[D]. 石栋梁.哈尔滨工业大学 2014
[9]天基可见光探测相机光学系统设计及杂散光分析[D]. 尚玲.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
本文编号：3468070
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
Rapid-Eye卫星相机
微纳卫星遥感相机光学系统紧凑化设计与杂散光分析4户提高了有效的全球快速观测服务。图1.2Flock卫星相机Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美国SkyboxImaging公司提出小卫星、大数据的概念，将24颗小卫星组成商业遥感卫星星座[11,12]。Skysat-1卫星轨道运行高度为600km，整星体积为600mm×600mm×950mm，采用550万像素的面阵CMOS图像传感器，光谱范围为450nm到900nm，成像时可选择凝视视频成像与推帧（pushframe）模式。推帧模式下，探测器所覆盖的地面区域被多次曝光成像后直接将数据传输到地面，通过地面进行图像处理从而将技术的复杂性从航天器推向了地面，降低卫星运行成本。光学成像系统采用如图1.3所示的同轴两反RC（Ritchey-Chrétien）式结构，主、次反射镜均采用碳化硅制成，成像光束经由主、次镜汇聚于由3块CMOS探测器拼接成的焦面上。光学系统焦距3600mm，F数10.4，全视场角为0.2°×0.1°，地面幅宽为2km×1.1km。图1.3Skysat卫星RC系统Figure1.3SkysatSatelliteRCSystem
微纳卫星遥感相机光学系统紧凑化设计与杂散光分析4户提高了有效的全球快速观测服务。图1.2Flock卫星相机Figure1.2FlockSatelliteCamera2013年美国SkyboxImaging公司提出小卫星、大数据的概念，将24颗小卫星组成商业遥感卫星星座[11,12]。Skysat-1卫星轨道运行高度为600km，整星体积为600mm×600mm×950mm，采用550万像素的面阵CMOS图像传感器，光谱范围为450nm到900nm，成像时可选择凝视视频成像与推帧（pushframe）模式。推帧模式下，探测器所覆盖的地面区域被多次曝光成像后直接将数据传输到地面，通过地面进行图像处理从而将技术的复杂性从航天器推向了地面，降低卫星运行成本。光学成像系统采用如图1.3所示的同轴两反RC（Ritchey-Chrétien）式结构，主、次反射镜均采用碳化硅制成，成像光束经由主、次镜汇聚于由3块CMOS探测器拼接成的焦面上。光学系统焦距3600mm，F数10.4，全视场角为0.2°×0.1°，地面幅宽为2km×1.1km。图1.3Skysat卫星RC系统Figure1.3SkysatSatelliteRCSystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]大视场三线阵航空测绘相机光学系统设计[J]. 姚园,许永森,丁亚林,远国勤. 光学精密工程. 2018(09)
[2]大口径超长焦距紧凑型光学系统设计[J]. 徐萌萌,薛栋林,曾雪锋. 应用光学. 2018(05)
[3]微纳卫星光学有效载荷的发展机遇与挑战[J]. 傅丹膺,满益云,李瀛搏,孙燕萍,周宇,施思寒,刘佳. 航天返回与遥感. 2018(04)
[4]空间光学技术发展与展望[J]. 王小勇. 航天返回与遥感. 2018(04)
[5]小卫星和微纳卫星应用现状与挑战[J]. 陆震. 兵器装备工程学报. 2018(06)
[6]面向遥感应用和空间环境探测的微纳卫星发展思考[J]. 傅丹膺,周宇,邹斌,王平,黄长宁,杨生胜,易忠,田川. 卫星应用. 2018(05)
[7]空间武器的发展态势[J]. 陆震,冯向京. 兵器装备工程学报. 2017(09)
[8]太空探索正在进入航天器集群时代[J]. 闻新. 人民论坛·学术前沿. 2017(05)
[9]微纳卫星光学载荷技术发展综述[J]. 叶钊,李熹微,王超,董小静,尹欢,曹启鹏. 航天器工程. 2016(06)
[10]现代小卫星发展的五次浪潮[J]. 张晓敏,杨志,刘钢,周宇,王晓宇. 国际太空. 2016(10)
博士论文
[1]反射式日冕仪的设计与杂散光分析[D]. 李达.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]成像光学系统杂散光系数分析与计算[D]. 孙林.长春理工大学 2019
[2]具有自由曲面的离轴三反光学系统设计[D]. 徐义航.哈尔滨工程大学 2017
[3]基于星间激光通信终端的光学天线设计与杂散光研究[D]. 杨成龙.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[4]小型高分辨率视频遥感相机光学系统设计[D]. 韩琳.苏州大学 2016
[5]微小视频卫星光学系统设计与杂散光分析[D]. 韩培仙.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[6]空间遥感相机共轴三反光学系统装调技术研究[D]. 韩娟.西安电子科技大学 2015
[7]微小卫星低成本高分辨率遥感相机的设计和研制[D]. 孙雯.苏州大学 2015
[8]基于BRDF的光机系统杂散辐射研究[D]. 石栋梁.哈尔滨工业大学 2014
[9]天基可见光探测相机光学系统设计及杂散光分析[D]. 尚玲.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
本文编号：3468070
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3468070.html
